第37卷第9期 2016年9月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol.37No.9 September2016
一种基于点压技术的新型晶圆键合方法
许维"2，王盛凯1-2，徐杨23，王英辉”，陈大鹏”，刘洪刚1,2
（1．中国科学院微电子研究所微电子器件与集成技术重点实验室，北京100029； 2.中国科学院微电子研究所高频高压器件与集成研发中心，北京100029：
3.中国科学院微电子研究所智能感知研发中心，北京100029）
摘要：金金热压键合法在半导体制造领域中应用广泛，为了进一步改进该键合方法，首次提出了一种基于点压技术的新型晶圆键合方法，并研究了工艺温度、压强以及时间对点压键合法单点键合面积的影响通过超声扫描显微镜图像，着重比较了传统金金热压键合法与点压键合法的键合面积比。对点压键合法的可选择键合性进行了讨论，结果表明，点压键合法工艺步骤简单，工艺稳定性较好，且具有一定的可选择键合特性，在半导体制造领域中将具有广泛的应用前景
关键词：晶圆键合；热压键合；金金键合；点压键合法
中图分类号：TN305；TG44 0序言
文献标识码：A
文章编号：0253360X(2016)09012504
动，与键合片接触后，对键合片施加一定的压力．在一定温度和时间下，两键合片由于键合界面处的金
晶圆键合作为半导体制造领域的一项日益重要
的技术，受到了越来越广泛的关注通常来说，晶员键合指的是半导体晶圆之间进行黏合的工艺过程，在当今快速发展的半导体行业中，这项技术被广泛应用在SOI（silicon-on-insulator），LED（light emitting diode）和MEMS（micro-electro-mechanical system）等材料和器件的制造，以及半导体结构的3D集成等领域[1-4】然而传统的晶圆键合方法（conventionalwa-ferbonding，CWB）存在各种各样的间题，诸如过高的工艺温度严重影响具有不同热膨胀系数材料之间的键合，对晶圆表面质量的极高要求也大大限制了键合方法在很多领域的应用5.5」.
为了应对这些问题，基于金金热压键合的点压键合法（spotpressingbonding，SPB）被首次提出，并且研究了该方法中的工艺温度、压强和时间与单点键合面积的关系，比较了传统键合法中金金热压键合法和SPB在键合界面的气泡产生情况．此外，还讨论了SPB针对所需键合区域具有可选择键合的特性
SPB的提出
对于CWB中的金金热压键合法来说，键合片放
人键合机时，位于待键合片上方的压盘往下缓慢移收稿日期：2万方数据：
原子自扩散效应而键合在一起”．在施加压力的过程中，CWB最大的特点是键合片所受压强为均布荷载，而SPB则是在局部施加压力，单次键合过程只在该局部区域进行键合：对于整片键合的情况，将需要键合的区域分解成多个单点进行键合：由此以看出SPB的主要特点之一是键合界面处各区域的键合过程是异步不同时的键合
在实际键合过程中，将整个待键合面划分成为一系列的点状阵列，从中心区域按照一定顺序逐渐往四周扩散异步进行键合，由于在每一个键合点上可以得到相比CWB较大的压强，从而在其它条件相同的情况下可以得到相比CWB较好的键合效果键合时划分的点状阵列如图1所示，图1中标识“0”
(a)晶圆片
(b)方形键合样片
图1点压键合法的点压阵列 Fig. 1Pressing point array of SPB